CN209056145U - 一种测量光栅常数的系统 - Google Patents

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郑改革
程伟昊
卢劭聪
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Abstract

本实用新型公开了一种测量光栅常数的系统。该系统包括光源、扩束准直系统、莫尔条纹成像系统以及图像采集系统，光源发出的探测光通过扩束准直系统成像于莫尔条纹成像系统得到莫尔条纹，该莫尔条纹经图像采集系统采集转化成与所述莫尔条纹宽度、间隔相等的条纹状图。基于该系统的方法包括：光源发出的探测光通过扩束准直系统变成一束平行光进入含有标准光栅和待测光栅的莫尔条纹成像系统得到莫尔条纹，该莫尔条纹经图像采集系统采集转化成与所述莫尔条纹宽度、间隔相等的条纹状图，该条纹状图上的条文间隔即为莫尔条纹的间隔D，根据公式计算得到待测光栅的光栅常数。本实用新型系统和方法所得的光栅常数精度较高。

Description

一种测量光栅常数的系统
技术领域
本实用新型属于光学测量技术领域，具体涉及一种测量光栅常数的系统和方法。
背景技术
光栅是光学研究较为基础的光学元件，光栅常数的测量问题是光学方面较为基础且重要的问题，高精度的光栅可以提高与之相关的物理量的精度。然而，大多数的测量方法都是基于用一片待测光栅进行实验并通过光栅方程来计算光栅常数的方式，很少有人将较为先进和精细的莫尔测量技术应用到光栅常数的测量之中。因此，将装置简单、稳定性好、抗干扰能力强的莫尔测量技术应用于光栅常数的测量问题具有很大的实际意义。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种测量光栅常数的系统和方法。
本实用新型的上述目的是通过下面的技术方案得以实现的：
一种测量光栅常数的系统，包括光源、扩束准直系统、莫尔条纹成像系统以及图像采集系统，光源发出的探测光通过扩束准直系统成像于莫尔条纹成像系统得到莫尔条纹，该莫尔条纹经图像采集系统采集转化成与所述莫尔条纹宽度、间隔相等的条纹状图。
进一步地，所述光源为可见光的激光器。
进一步地，所述扩束准直系统由一个焦距和直径相对较小的透镜和一个焦距和直径相对较大的透镜组成。
进一步地，所述莫尔条纹成像系统按照探测光路径依次包括两个光栅、两个成像透镜和用于莫尔条纹成像的接收屏，从第二个光栅的后表面开始到接收屏是一个典型的4-f光学成像系统。
进一步地，所述图像采集系统包括电脑控制的CCD工业相机。
一种基于上述系统的测量光栅常数的方法：光源发出的探测光通过扩束准直系统变成一束平行光进入含有标准光栅和待测光栅的莫尔条纹成像系统得到莫尔条纹，该莫尔条纹经图像采集系统采集转化成与所述莫尔条纹宽度、间隔相等的条纹状图，该条纹状图上的条文间隔即为莫尔条纹的间隔D，根据如下公式计算得到待测光栅的光栅常数：
其中，D为莫尔条纹的间隔，d1、d2分别为标准光栅和待测光栅的光栅常数，θ为两片光栅之间的夹角。
有益效果：
通过本实用新型中的系统和方法可获得噪声很小的莫尔条纹；本实用新型系统简单，稳定性好，抗干扰能力强，该系统和方法所得的光栅常数精度较高。
附图说明
图1为光栅常数测量系统的结构示意图；
图2为实施例光栅常数为0.05mm的标准光栅和待测光栅呈5/6度时相应的莫尔条纹；
图3为与图2莫尔条纹宽度与间隔均相等的条纹状图；
其中，1-激光光源，2、3扩束准直系统，4-标准光栅，5-待测光栅，6、8-成像透镜，7-滤波小孔，9-接收屏。
具体实施方式
下面结合附图和实施例具体介绍本实用新型实质性内容，但并不以此限定本实用新型的保护范围。
如图1所示的一种测量光栅常数的系统，包括光源、扩束准直系统、莫尔条纹成像系统以及图像采集系统，光源发出的探测光通过扩束准直系统成像于莫尔条纹成像系统得到莫尔条纹，该莫尔条纹经图像采集系统采集转化成与所述莫尔条纹宽度、间隔相等的条纹状图。其中，光源为可见光((如532nm、632.8nm、635nm)的激光器；扩束准直系统由一个焦距和直径相对较小的透镜和一个焦距和直径相对较大的透镜组成；莫尔条纹成像系统按照探测光路径依次包括两个光栅(互成一定角度)、两个成像透镜和用于莫尔条纹成像的接收屏，从第二个光栅的后表面开始到接收屏是一个典型的4-f光学成像系统。图像采集系统包括电脑控制的CCD工业相机。
该实施例选取互成角度为5/6度的一片标准光栅和一片待测光栅进行实验，其中标准光栅的光栅常数为0.05mm。利用图1中的系统获得相应的莫尔条纹(如图2所示)，而后通过CCD将条纹导入到计算机里进行图像处理，获得与莫尔条纹宽度与间隔均相等的条纹状图(如图3所示)，进而可以通过程序将莫尔条纹的间隔读取出来。最终，根据莫尔条纹间隔和光栅常数的关系(如下式所示)求得系统中待测光栅的光栅常数：
其中，D为莫尔条纹的间隔，d1、d2分别为标准光栅和待测光栅的光栅常数，θ为两片光栅之间的夹角。
该实施例中，由计算程序读出的数据如下：
亮条纹宽度：2.1153mm；
暗条纹宽度：2.5105mm；
莫尔条纹间隔：4.6258mm；
根据读出的数据和实验条件，计算所得待测光栅的光栅常数为0.0500006mm。
通过本实用新型中的系统和方法可获得噪声很小的莫尔条纹；本实用新型系统简单，稳定性好，抗干扰能力强，该系统和方法所得的光栅常数精度较高。
上述实施例的作用在于具体介绍本实用新型的实质性内容，但本领域技术人员应当知道，不应将本实用新型的保护范围局限于该具体实施例。

Claims (5)

1.一种测量光栅常数的系统，其特征在于：包括光源、扩束准直系统、莫尔条纹成像系统以及图像采集系统，光源发出的探测光通过扩束准直系统成像于莫尔条纹成像系统得到莫尔条纹，该莫尔条纹经图像采集系统采集转化成与所述莫尔条纹宽度、间隔相等的条纹状图。
2.根据权利要求1所述测量光栅常数的系统，其特征在于：所述光源为可见光的激光器。
3.根据权利要求1所述测量光栅常数的系统，其特征在于：所述扩束准直系统由一个焦距和直径相对较小的透镜和一个焦距和直径相对较大的透镜组成。
4.根据权利要求1所述测量光栅常数的系统，其特征在于：所述莫尔条纹成像系统按照探测光路径依次包括两个光栅、两个成像透镜和用于莫尔条纹成像的接收屏，从第二个光栅的后表面开始到接收屏是一个典型的4-f光学成像系统。
5.根据权利要求1所述测量光栅常数的系统，其特征在于：所述图像采集系统包括电脑控制的CCD工业相机。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108305547A (zh) * 2018-03-13 2018-07-20 南京信息工程大学 一种测量光栅常数的系统和方法
CN117686008A (zh) * 2024-02-01 2024-03-12 广东海洋大学 一种基于图像处理的光纤布拉格光栅信号解调系统与方法

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